VINÍCIUS COOPER CAPETINI
Efeito da suplementação com zinco na evolução da
resistência à insulina induzida por dieta hiperlipídica
em camundongos
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós‐G aduação e Fisiologia Hu a a do I stituto
de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo, para obtenção do Título de Mestre em Ciências.
Área de Concentração: Fisiologia Humana
Orientador: Dr. Fernando Rodrigues de Moraes Abdulkader
Versão corrigida. A versão original eletrônica
e o t a‐se dispo í el tanto na Biblioteca do ICB quanto na Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP (BDTD).
RESUMO
CAPETINI, V. C. Efeito da suplementação com zinco na evolução da resistência à insulina induzida por dieta hiperlipídica em camundongos. 2016. 75 f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Humana) - Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016.
O aumento da prevalência do diabete melito do tipo 2 (DM2) é intenso e implica ampla busca pela prevenção e tratamento da doença, que se caracteriza por uma resistência a insulina e por defeitos na secreção da mesma. Estudos têm mostrado a participação do zinco na síntese, secreção e via de sinalização da insulina. Este trabalho objetivou analisar o mecanismo de ação do zinco no controle da secreção de insulina e no controle glicêmico, de modo a entender se a suplementação com o zinco previne ou retarda a manifestação do DM2. O protocolo de experimentação animal foi aprovado pela CEUA-ICB (USP). Camundongos machos C57BL/6 foram divididos em 4 grupos experimentais: ração controle (NFD); ração controle suplementada com ZnCl2 (NFDZ); ração hiperlipídica (HFD); e ração hiperlipídica suplementada com ZnCl2 (HFDZ). A massa corporal, a ingestão de ração e água e a glicemia foram acompanhadas semanalmente. Testes intraperitoneais de tolerância à glicose (ipGTT) e à insulina (ipITT) foram realizados na 14ª semana de tratamento. Completadas as 15 semanas de tratamento a glicemia, a insulinemia e a zincemia foram analisadas, sendo a resistência à insulina e a atividade da célula avaliadas pelos métodos
HOMA-IR e HOMA-, respectivamente. Ilhotas pancreáticas foram isoladas e incubadas em
diferentes concentrações de glicose para avaliar a secreção de insulina. Parte dos animais tiveram o músculo sóleo incubado com e sem insulina (10mU/mL) para o teste de captação e metabolismo de glicose e outra parte para a análise do conteúdo e fosforilação das proteínas AKT e GSK3-β, ue ta é fo a a aliadas o fígado. Os dados édia±SEM) foram analisados por Two way ANOVA com pós-teste de Bonferroni ou por teste t de Student (P ≤ 0,05 . Os grupos HFD e HFDZ apresentaram um ganho de massa corporal (g) maior do que os grupos NFD e NFDZ, mas a suplementação com ZnCl2 não alterou o ganho de massa corporal, a constante de decaimento de glicose (%min-1), o índice HOMA-IR (UA), a captação e o metabolismo de glicose no músculo e o conteúdo e a fosforilação (%) de AKT e GSK3-β no músculo e no fígado. Entretanto, em comparação ao grupo HFD, o grupo HFDZ apresentou menor glicemia (mg/dL) e menor área sob a curva no ipGTT (min.mg/dL) e um aumento parcial do índice HOMA- (%), apesar de não melhorar a secreção de insulina em ilhotas isoladas e estimuladas com glicose (ng/ilhota/h). Portanto, a suplementação com zinco melhorou a disfunção glicêmica induzida por ração hiperlipídica, sem no entanto afetar a resistência à insulina ou a secreção de insulina por ilhotas isoladas.
ABSTRACT
CAPETINI, V. C. Effects of zinc supplementation on the development of insulin resistance induced by high fat diet in mice. 2016. 75 p. Masters Thesis (Human Physiology). - Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016.
The increase in prevalence of type 2 diabetes mellitus (DM2) is intense and implies broad quest for prevention and treatment of disease, characterized by insulin resistance and defects in secretion thereof. Studies have shown a role of zinc in the synthesis, secretion and insulin signaling pathway. This study aimed to analyze the mechanism of action of zinc in the control of insulin secretion and glucose control in order to understand whether supplementation with zinc prevents or delays the manifestation of DM2. The protocol of animal experimentation it was approved by CEUA-ICB (USP). Male mice C57BL/6 were divided en 4 groups: control diet (NFD); control diet supplemented with ZnCl2 (NFDZ); high fat diet (HFD); and high fat diet supplemented with ZnCl2 (HFDZ). Body weight, feed intake and water and the glucose levels were monitored weekly. Intraperitoneal glucose tolerance test (ipGTT) and insulin (ipITT) were performed at the 14th week of treatment. Completing the 15 weeks of the treatment glycemia, insulinemia and zincemia were analyzed, being insulin resistance and beta cell activity was evaluated by HOMA-IR methods and HOMA-, respectively. Pancreatic islets were isolated and incubated with different glucose concentrations to assess insulin secretion. Some of the animals had the soleus muscle incubated with and without insulin (10mU/mL) for the uptake and metabolism of glucose and other part to analyze the content and the phosphorylation of AKT and GSK3-β p otei s, which were also assessed in the liver. The data (mean ± SEM) were analyzed by Two way ANOVA with Bonferoni post-test or Student's t test (P < 0,05). The HFD and HFDZ groups had a body mass gain (g) greater than NFD and NFDZ groups, but supplementation with ZnCl2
did ’t alte od eight, glucose decay constant (% min-1), the HOMA-IR index (AU), the uptake and metabolism of glucose in muscle and the content and phosphorylation (%) AKT and GSK3-β i us le a d li e . Ho e e i o pa iso to the HFD g oup, the HFD) g oup showed lower blood glucose (mg/dL) and lower area under the curve in the ipGTT (min.mg/dL) and a partial increase in index HOMA-β % , despite ot e ha e i suli secretion in islets isolated and stimulated with glucose (ng/islet/h). Therefore, zinc supplementation improves glucose dysfunction induced by high fat diet, without nonetheless affecting insulin resistance and insulin secretion by isolated islets.
1 INTRODUÇÃO
1.1 Diabete Melito
O diabete melito (DM) continua a ser um crescente problema de saúde pública em países como a China, a Índia, os Estados Unidos, o Brasil e a Rússia. Em 2015 o número de diabéticos no Brasil foi estimado em 14,3 milhões entre a faixa etária de 20 e 79 anos e esse número pode chegar a 23,3 milhões até 2040 (INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION, 2015). Apesar do DM ser uma doença de origem e classificação múltipla, destacam-se como os principais responsáveis pelo aumento de sua prevalência, o aumento do sedentarismo, da obesidade, do envelhecimento e da urbanização em países em desenvolvimento, onde os recursos são ainda mais escassos para combater os problemas clínicos associados à doença. As buscas por ações preventivas e medidas que contrariem a tendência de aumento dessa prevalência são de grande relevância para a saúde pública e a economia em países como o Brasil (GUARIGUATA et al., 2014).
É possível que o DM tenha causado 5 milhões de mortes no mundo em 2015, sendo responsável por 5% a 20% do gasto total com a saúde na maioria dos países, com um custo mundial estimado em 673 bilhões de dólares (INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION, 2015). No Brasil, essa doença foi responsável por 57,8 mil óbitos em 2011, representando 5,3% do total de óbitos e uma taxa de mortalidade de 30,1 óbitos por 100 mil habitantes (MALTA et al., 2014; BRASIL, 2012), estando entre as principais causas de mortalidade e de hospitalizações no Sistema Único de Saúde (SUS) (SCHMIDT et al., 2011), sendo responsável por 7,3% do total de internações no Brasil em 2012 (BRASIL, 2013). Estima-se que o Brasil tenha gastado 21,8 bilhões de dólares com o DM em 2015 (INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION, 2015).
O DM ocorre quando há hiperglicemia devido à falta de insulina, um hormônio
predominante destruição autoimune das células resultando em pouca ou nenhuma síntese de insulina (DANEMAN, 2006; DEVENDRA; LIU; EISENBARTH, 2004). Por outro lado, o DM2 é responsável por mais de 90% dos casos de DM (AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2015; INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION, 2015), sua patogênese é complexa e envolve a interação de fatores genéticos e ambientais, mas não apresenta um componente autoimune e desenvolve-se predominantemente devido a resistência ao efeito da insulina em algumas células alvo (HALBAN et al., 2014) e pode desencadear a destruição progressiva das células
(BERGMANet al., 2002). Com a intolerância à glicose resultante, em longo prazo, ambos os
tipos de DM podem ocasionar complicações tardias em diversos sistemas incluindo doenças macrovasculares (dislipidemia e hipertenção) e microvasculares (nefropatia, retinopatia e neuropatia) (BROWNLEE et al., 2010). Portanto, o DM é considerado uma das principais causas de doenças cardiovasculares, cegueira, insuficiência renal e amputações de membros inferiores, sendo responsável por gastos significativos em saúde no Brasil e em outros países, além de causar importante redução da capacidade de trabalho e da expectativa de vida entre as populações (INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION, 2015).
Atualmente, o tratamento do DM é baseado na modificação do estilo de vida, incluindo alterações dietéticas, redução da massa corporal e prática de exercício físico, além da administração de antihiperglicemiantes orais ou insulina. Estudos com várias drogas no tratamento dessa doença e suas complicações vêm sendo realizados, assim como é explorado o efeito terapêutico da suplementação com o zinco em algumas pesquisas (GUPTA et al., 1998; JAYAWARDENA et al., 2012).
1.2 Zinco
modo geral suas funções são agrupadas em: (1) estrutural, auxiliando na manutenção da forma e disposição espacial de proteínas e enzimas; (2) enzimática, contribuindo com a atividade catalítica das enzimas e do balanço acidobásico sanguíneo; e (3) reguladora, atuando na atividade dos neurônios e na memória (CHASAPIS et al., 2012).
As principais fontes dietéticas de zinco são as de origem animal, como ostras, fígado, carnes, caranguejo e ovos (GALLAGHER, 2010; SANDSTRÖM, 1997). Os cereais integrais têm um alto teor de zinco, mas a presença de fitato (ácido fítico ou hexafosfato de mio-inositol) diminui a biodisponibilidade dessas fontes, devido à sua propriedade de associar-se ao
mineral diminuindo sua absorção (SANDSTRÖM, 1997; SILVA; SILVA, 1999). A ingestão diária recomendada de zinco para crianças maiores, adolescentes e adultos é de 8 a 11 mg/dia dependendo do gênero, o limite superior tolerável de ingestão estabelecido é de 40 mg/dia para adultos (GALLAGHER, 2010).
A dieta deficiente em zinco, comum em países em desenvolvimento, está associada com o retardo no crescimento, falta de apetite, dermatites, alopecia, hipogonadismo, baixa atividade imunológica (PRASAD, 1985) e prejuízos no metabolismo da glicose (ARQUILLA et al., 1978; QUARTERMAN; MILLS; HUMPHRIES, 1966). Por outro lado, o zinco alimentar não apresenta efeitos tóxicos e sua ingestão acima dos limites estabelecidos não é comum. Apesar do potencial tóxico desse mineral ser baixo, devido à eficiência dos mecanismos homeostáticos que controlam o seu metabolismo (PLUM; RINK; HAASE, 2010), a toxicidade aguda por ingestão de zinco está relacionada ao surgimento de náuseas, paladar metálico, vômitos, cólicas abdominais e diarreia (SAPER; RASH, 2009).
O zinco é absorvido preferencialmente no jejuno e sua captação pelas células da superfície do epitélio intestinal é regulada homeostaticamente por proteínas especializadas responsáveis pelo influxo e efluxo desse mineral, bem como por sua distribuição intracelular. O transporte ativo é saturável em altas concentrações desse mineral no lúmen intestinal e se torna mais eficiente durante períodos de baixa ingestão. Por outro lado, o transporte passivo é um mecanismo de difusão proporcional à concentração de zinco no lúmen (SALGUEIRO et al., 2000).
intestinais já foram identificados os ZIP4, ZIP5, ZNT1, ZNT2, ZNT4, ZNT5, ZNT6 e ZNT7 (DUFNER-BEATTIE et al., 2003; DUFNER-BEATTIE et al., 2004; LIUZZI et al., 2003; MCMAHON; COUSINS, 1998; YU; KIRSCHKE; HUANG, 2007).
A compartimentalização do zinco na célula intestinal depende da regulação de metalotioneínas (MT) e de proteínas intestinais ricas em cisteína (CRIP) (HEMPE; COUSINS, 1992). As MT são proteínas de baixo peso molecular que se ligam ao zinco e a outros metais, como o cobre e o selênio. Elas controlam o reservatório de zinco para uso em atividades celulares e simultaneamente protegem a célula contra a toxicidade desse mineral (VASAK et
al., 2011). O zinco está presente em mais de 300 metaloproteínas (MIAO et al., 2013). A CRIP funciona como uma proteína de transporte intracelular que direciona o zinco até a membrana basolateral onde o mineral será transportado para o plasma. Após o zinco ser transportado para o interior da célula intestinal a MT liga-se transitoriamente a esse metal e o libera gradativamente no citoplasma, podendo então associar-se a CRIP, de modo a regular a ligação do zinco a essa proteína (HEMPE; COUSINS, 1992). Após o processo de absorção, o zinco é liberado dos enterócitos na circulação mesentérica e captado da circulação portal pelo fígado, sendo a maior parte redistribuída para outros tecidos (COUSINS, 1985).
O transporte de zinco no plasma ocorre principalmente pela albumina, mas também
ocorre em menor quantidade pela transferrina e a 2-macroglobulina (CHASAPIS et al., 2012). O zinco plasmático é metabolicamente ativo e varia principalmente em resposta à sua ingestão dietética. A excreção desse mineral em indivíduos normais dá-se quase que totalmente através das secreções pancreáticas e intestinais (COUSINS, 1985).
Curiosamente, pacientes com DM2 apresentam uma diminuição na concentração de zinco no plasma, em conjunto com a hiperzincúria (KINLAW et al., 1983). Interessantemente, a suplementação com o zinco foi associada a uma melhora do controle glicêmico no DM1 e 2 (JANSEN; KARGES; RINK, 2009; TAYLOR, 2005) e alta concentração de zinco na ração também foi associada a uma redução dos níveis plasmáticos de glicose em ratos diabéticos (OKAMOTO et al., 2011).
1.3 Zinco e célula- pancreática
No pâncreas, o zinco está envolvido na síntese, armazenamento e secreção de insulina (DODSON; STEINER, 1998). Essa compreensão nasceu quando Scott (1934) descobriu que a adição do zinco em uma solução tampão de fosfato contendo insulina induziu a formação de cristais de insulina. Mais tarde, Scott e Fisher (1938) observaram que a concentração de zinco no pâncreas de indivíduos diabéticos era menor do que em indivíduos saudáveis, mas que não havia diferença quanto à concentração de zinco encontrado no fígado, levantando à possibilidade de que, pelo menos, uma fração do zinco pancreático
poderia estar relacionada com o processamento da insulina nas células .
Atualmente é sabido que um desequilíbrio no controle homeostático de zinco parece causar um importante prejuízo na secreção da insulina (NYGAARD et al., 2014). A
hipozi e ia está asso iada o a edução o teo de i suli a e élulas β “ONDERGAARD
et al., 2003). A deficiência desse mineral em ratos foi relacionada com a deficiência na secreção de insulina e menor sensibilidade periférica a esse hormônio (ARQUILLA et al., 1978; QUARTERMAN; MILLS; HUMPHRIES, 1966). Entretanto, um aumento local na
o e t ação desse i e al pode te u efeito itotó i o so e as élulas β, ausa do a
morte celular por apoptose (NYGAARD et al., 2014).
ilhota (FIGLEWICZ et al., 1984), sendo sua concentração no grânulo de aproximadamente 20 mM (FOSTER et al., 1993). Após a estimulação com glicose, a concentração de zinco
co-secretado para o espaço extracelular pode atingir 475 M (KIM et al., 1995). Desse modo, durante a exocitose, o zinco é secretado junto à insulina, causando um aumento deste mineral no espaço extracelular, podendo ser transportado de volta para o interior da célula que o secretou ou de células vizinhas (FRANKLIN et al., 2005).
A concentração de zinco citoplasmática em células parece ser fortemente regulada, sendo mantida por volta de pouco menos de 400 pM (BELLOMO; MEUR; RUTTER, 2011). Nas
células o nível de zinco livre parece mediar várias vias de sinalização, incluindo cascatas de sinalização apoptótica, sugerindo que esse mineral possa atuar com uma molécula de sinalização e regulação do metabolismo celular e em outras atividades funcionais (SENSI et
al., 2009). Estudos recentes mostram que a estimulação por glicose aumenta a concentração e o tráfego de zinco livre em células , indicando que essas alterações na concentração de zinco livre em resposta a estímulos externos possam ser um mecanismo para o reestabelecimento da concentração de zinco nos grânulos secretórios de insulina e um
mecanismo importante na regulação da disponibilidade de insulina na célula ou sua secreção (BELLOMO; MEUR; RUTTER, 2011; SENSI et al., 2009; SLEPCHENKO, 2012).
A homeostase do zinco em célula pancreática também é dependente dos transportadores ZIP e ZnT. Os principais transportadores da família ZIP encontrados no
pâncreas são ZIP1, 3, 4, 5, 7, 10 e 14 (BOSCO et al., 2010). Nas células , apesar do limitado conhecimento sobre a função desses transportadores, é sabido que o ZIP4 é expresso na membrana plasmática, desempenhando importante função na homeostase do zinco, permitindo a captação desse mineral pela célula (DUFNER-BEATTIE et al., 2009). Além do
ZIP4, o ZIP6, 8 e 14 também foram localizados na membrana plasmática de células . Já o ZIP7 foi encontrado na membrana do retículo endoplasmático e de lisossomos (HUANG, 2014).
Os ZnT1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, e 10 são os principais transportadores da família ZnT encontrados em diferentes células pancreáticas (BOSCO et al., 2010). O ZnT3, 4 e 5 são
secretórios, tendo sido identificados anticorpos que atacam esse transportador no início do desenvolvimento do DM do tipo 1 (SCOTTO et al., 2012). Associada ao DM2 foi também relatada à ocorrência de um polimorfismo de um único nucleotídio (Arg325Trp) desse transportador (HUANG, 2014; SCOTTO et al., 2012; XU et al., 2012). Estudos recentes têm mostrado que esse polimorfismo em seres humanos está relacionado com a diminuição da secreção de insulina (BOESGAARD et al., 2008; PASCOE et al., 2008) e que camundongos diabéticos, db/db e Akita, apresentaram menor expressão do ZnT8 em relação aos camundongos controle (TAMAKI et al., 2009). O ZnT7 está envolvido no transporte de
zinco citoplasmático para o complexo de Golgi onde esse mineral pode ser armazenado ou incorporado em proteínas recém-sintetizadas. Em camundongos C57BL/6J a superexpressão do ZnT7 em células aumentou significativamente a concentração e a secreção basal de insulina (HUANG; YAN; KIRSCHKE, 2010).
As MT desempenham um importante controle homeostático do zinco intracelular em células e auxiliam na regulação do estado redox celular (MARET, 2008). As MT liberam o zinco em resposta ao dano oxidativo, uma condição frequentemente encontrada nos tecidos de indivíduos com DM2 (LEE et al., 2003). As principais isoformas dessas proteínas encontradas no pâncreas são as MT1 e MT2 (CAI, 2004). As ilhotas de camundongos transgênicos que não expressavam MT apresentavam um teor semelhante de insulina em comparação com ilhotas de camundongos controle, entretanto, a secreção de insulina basal e estimulada por glicose em ilhotas dos animais que não expressavam as MT foi significativamente menor, sugerindo que as MT são necessárias na modulação da secreção
de insulina a partir das células (LAYCHOCK; DUZEN; SIMPKINS, 2000). A síntese de MT foi aumentada com o t ata e to de zi o e élulas β e p otegeu significativamente contra o DM induzido por estreptozotocina, o que pode estar relacionado com os efeitos protetores das MT no estresse oxidativo muitas vezes presente no DM (CAI, 2004; YANG et al., 1994).
enzima antioxidante in vitro, enquanto que a sua atividade foi diminuída em ratos com deficiência desse mineral (COUDRAY et al., 1992).
Além de estar presente em MT e nas CRIP (HEMPE; COUSINS, 1992), o zinco é um metal fundamental para garantir a estabilidade dos Zinc fingers (ZnF), pequenos domínios proteicos que fazem parte de fatores de transcrição eucarióticos, desempenhando um importante papel no ciclo celular ao se ligarem no DNA e no RNA, regulando a expressão de genes, o metabolismo, a apoptose e outros mecanismos celulares (KRISHNA; MAJUMDAR; GRISHIN, 2003; LAITY; LEE; WRIGHT, 2001). Um estudo recente mostrou que o aumento da
expressão de ST18 (Suppressionof Tumorigenicity 18), um ZnF que no pâncreas é expresso apenas nas células endócrinas, induz a apoptose e est i ge a epli ação de élulas β, prejudicando a secreção de insulina (HENRY; CLOSE; BUTEAU, 2014). Por outro lado, a deficiência de outros ZnF, como o transcription factor teashirt zinc finger 1 (Tshz1) pode está envolvida com o surgimento do DM2 (RAUM et al., 2015) e a deficiência de GLIS family zinc
finger 3 (Glis3), com o surgimento do DM1, 2 e neonatal (YANG et al., 2009).
1.4 Zinco e sensibilidade periférica à insulina
O efeito do zinco na sensibilidade periférica à insulina tem despertado o interesse de muitos pesquisadores. Este mineral possui uma relação com os sinais de membrana na regulação hormonal, que parece melhorar a interação entre hormônios e seus receptores, como no caso da ligação da insulina e seu receptor de membrana em células-alvo (CUNNINGHAM et al., 1990; HAASE; MARET, 2005).
A insulina é o principal regulador do metabolismo e do armazenamento de energia de todo o organismo (POLOZ; STAMBOLIC, 2015). Sua ligação à subunidade α do seu receptor de membrana, o posto po duas su u idades α e duas su u idades β, leva à alteração conformacional e autofosforilação, ativando a atividade tirosina cinase intrínseca do receptor, que fosforila vários substratos proteicos intracelulares, como os substratos do receptor de insulina (IRSs) em tirosina, criando sítios de reconhecimento para moléculas contendo domínios com homologia a Src2 (SH2), como a fosfatidilinositol-3-quinase (PI3-K)
sobre o tráfego de vesículas que contêm transportadores de glicose do tipo 4 (GLUT4), dependentes de insulina (WATSON; PESSIN, 2007). Após estímulo com insulina a AKT
também fosforila e inativa a glicogênio sintase quinase-3 (GSK3-), o que diminui a taxa de fosforilação da glicogêniosintetase aumentando sua atividade (CROSS et al., 1995). Independente da AKT, a PI3-K ativa a proteína fosfatase 1 que também desfosforila a glicogênio sintetase (BRADY; NAIRN; SALTIEL, 1997). Desfosforilada, a glicogênio sintetase inicia a síntese de glicogênio (BRADY; NAIRN; SALTIEL, 1997; CROSS et al., 1995).
A insulina também diminui a expressão de algumas enzimas hepáticas necessárias para o processo de gliconeogênese e glicogenólise, como a diminuição da expressão do fosfoenolpiruvato carboxicinase (PEPCK) e da glicose-6-fosfatase (G6Pase), respectivamente (PILKIS et al., 1986). Esse hormônio ainda reduz o fornecimento de precursores metabólicos para a gliconeogênese devido a sua ação antilipolítica, controlando o fornecimento de ácidos
graxos livres e glicerol a partir de tecidos periféricos para o fígado (COPPACK; JENSEN; MILES, 1994) e no músculo impede a degradação proteica reduzindo a liberação de aminoácidos gliconeogênicos (FREYSE et al., 1987). Além disso, a insulina inibe a secreção de glucagon (STEVENSON et al., 1987), proporcionando outro possível mecanismo indireto para a diminuição da produção de glicose hepática. Portanto, a insulina aumenta a captação de glicose via transportadores GLUT4 em músculo e tecido adiposo, estimula o acúmulo de glicogênio através do aumento do transporte de glicose no músculo e síntese de glicogênio no fígado, inibe a produção e liberação de glicose no fígado através do bloqueio da gliconeogênese e glicogenólise, reduz a lipólise e inibe a degradação proteica.
Quando há alterações funcionais na via de sinalização da insulina, desencadeando a diminuição do transporte e do metabolismo da glicose estimulado por esse hormônio em adipócitos, hepatócitos e células musculares esqueléticas, bem como o aumento da liberação da glicose hepática, ocorre o estado de resistência à insulina (KAHN; FLIER, 2000). Essa desordem metabólica ocasiona um processo crônico de hiperglicemia e hiperinsulinemia, os quais colaboram para o surgimento do DM2, da hipertensão e de doenças renais e cardiovasculares (BUSE, 2006; KOPELMAN, 2000).
causada pela exposição prolongada de células insulino dependentes a níveis elevados de ácidos graxos circulantes (POLOZ; STAMBOLIC, 2015), tais como o ácido palmítico e o ácido esteárico. Há várias hipóteses sobre com o excesso de ácidos graxos pode resultar em resistência à insulina, como: a relação inversa entre a disponibilidade de ácidos graxos e a utilização de glicose apresentada pelo ciclo de Randle; o acúmulo celular de derivados lipídicos (diacilglicerol e ceramidas); o estresse oxidativo; a modulação da expressão gênica; a inflamação; e a disfunção mitocondrial. Por outro lado, a expansão do tecido adiposo durante o desenvolvimento da obesidade leva há um aumento na secreção de citocinas
pró-inflamatórias (TNF-α e IL-6) que causam prejuízos na via de sinalização da insulina (MARTINS, et al., 2012).
No músculo esquelético e no tecido adiposo a ligação da insulina ao seu receptor de membrana, bem como a fosforilação e a atividade cinase deste receptor, estão reduzidas em indivíduos com resistência à insulina (KAHN; FLIER, 2000). No tecido adiposo a fosforilação de IRS 1 está reduzida em indivíduos diabéticos e obesos com resistência à insulina (RONDINONE et al., 1997), bem como a atividade da PI3-K associada ao IRS 1 e 2 no músculo esquelético (KIM et al., 1999). Além disso, há uma diminuição da proteína GLUT 4 no músculo de ratos com diabetes induzida por estreptozotocina (RICHARDSON et al., 1991) e em adipócitos de indivíduos com DM2 (GARVEY et al., 1991).
É sugerido que o zinco esteja envolvido com a transdução de sinal do receptor de insulina auxiliando no controle glicêmico (HAASE; MARET, 2005; TANG; SHAY, 2001; YOSHIKAWA et al., 2004). Evidências demonstram que a suplementação com zinco possa melhorar a resistência à insulina em adipócitos através da via de sinalização desse hormônio, mostrando que esse mineral possui um efeito insulinomimético (BASUKI; HIROMURA; SAKURAI, 2007; NAITO; YOSHIKAWA; YASUI, 2011; NAKAYAMAet al., 2008; YOSHIKAWA et al., 2004) estimulando a atividade tirosina cinase do receptor de insulina, ativando a via da PI3-K e da AKT e consequentemente estimulando a translocação de vesículas que contêm GLUT4 dos seus sítios intracelulares para a membrana plasmática (TANG; SHAY, 2001).
esse efeito é somado quando os dois são incubados juntos (COULSTON; DANDONA, 1980). Também em adipócitos de ratos, o tratamento com zinco mimetizou o efeito da insulina reduzindo a lipólise e melhorando o transporte de 3-O-metil-D-glicose (C7H14O6) (MAIO; CONTOREGGI, 1982). Em outras linhagens de célula, esse mineral ainda parece aumentar a fosforilação induzida por insulina da AKT em Células HUT-78 (linhagem celular de linfócito T) (JANSEN et al., 2012). Além disso, Ilouzet al. (2002) demonstraram que células humanas embrionárias de rim (HEK-293) tratadas com zinco apresentaram maior fosforilação da GSK3- permitindo a ativação da glicogênio sintase e a síntese de glicogênio, o que sugere
um aumento na captação de glicose e uma ação semelhante à insulina. No entanto, há falta de informação a respeito dos efeitos do zinco sobre a via de sinalização da insulina no fígado e no músculo.
1.5 Justificativa
Embora os trabalhos supracitados relatem a participação do zinco na síntese e secreção da insulina, assim como sobre o controle da insulinemia e glicemia (ARQUILLA et al., 1978; BASUKI; HIROMURA; SAKURAI, 2007; ILOUZ et al., 2002; JANSEN et al., 2012; NAITO; YOSHIKAWA; YASUI, 2011; NYGAARD et al., 2014; OKAMOTO et al., 2011; QUARTERMAN; MILLS; HUMPHRIES, 1966; TANG; SHAY, 2001; YOSHIKAWA et al., 2004), não está claro se os aparentes benefícios da suplementação com esse mineral sobre o controle glicêmico de pacientes diabéticos poderiam estar associados a uma melhora nos mecanismos de secreção de insulina ou na sensibilidade dos tecidos responsivos à insulina. Dessa forma, novos estudos sobre o mecanismo de interação do zinco com a secreção de insulina, o controle glicêmico e sua ação antioxidante poderão fornecer bases para o entendimento bioquímico do possível papel desse mineral em prevenir a progressão para o DM2 e gerar novos conhecimentos acerca dos mecanismos envolvidos.
2 CONCLUSÃO
Os dados obtidos demonstram que a suplementação com ZnCl2 melhorou o quadro de disfunção glicêmica induzido por ração hiperlipídica, aparentemente por um efeito
positivo sobre a função da célula , sem afetar a sensibilidade periférica à insulina no fígado e no músculo e o ganho massa corporal. Parece haver um melhor funcionamento das células
dos animais suplementados, sugerido (1) pelo melhor controle glicêmico e uma menor
área sob a curva dos animais suplementados durante o ipGTT, (2) pelo menor resultado da glicemia de privação alimentar no grupo HFDZ em relação ao grupo HFD e (3) pelo possível
efeito do zinco sobre a capacidade secretória dessas células, apresentado pelo HOMA- no grupo HFDZ em relação ao HFD.
Esses resultados indicam uma melhora na função das células dos animais suplementados e, como consequência, um melhor controle glicêmico. Mesmo não tendo sido identificado o mecanismo por trás da melhora na função dessas células, os resultados mostram que a suplementação com o ZnCl2 consegue retardar a manifestação do DM2 em modelo de camundongo em que a doença é induzida por ração hiperlipídica. Portanto, entende-se que o conhecimento da relação entre o zinco e os mecanismos subjacentes ao
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